Водоросли — биотопливо будущего?

Есть некоторые признаки того, что топливная промышленность на основе водорослей может быть готова к расцвету.

Один из крупнейших и наиболее состоятельных игроков зарождающейся отрасли, Sapphire Energy, объявил на прошлой неделе, что к 2011 году он будет производить 1 миллион галлонов дизельного топлива и топлива для реактивных двигателей в год, что вдвое превышает его первоначальные оценки.

Компания со штаб-квартирой в Ла-Хойе, штат Калифорния, с известными покровителями, такими как Билл Гейтс и семья Рокфеллеров, заявляет, что к 2018 году она будет производить более 100 миллионов галлонов в год, а к 2020 году — 1 миллиард галлонов в год — этого достаточно, чтобы удовлетворить почти 3 процента стандарта США на возобновляемое топливо (RFS) в 36 миллиардов галлонов.

Но есть загвоздка: федеральный закон не оставляет места для топлива на основе водорослей в РФС. Закон об энергетике 2007 года ограничивает производство кукурузного этанола на уровне 15 миллиардов галлонов в год к 2015 году, а оставшиеся 21 миллиард галлонов возобновляемого топлива получают из современного биотоплива, в том числе 17 миллиардов галлонов из целлюлозного биотоплива и биодизеля.

«Необходимо провести политическую работу, чтобы включить эти новые концепции, такие как водоросли, которые представляют собой организм, который фактически потребляет большое количество углерода в процессе создания жидкого транспортного топлива», — сказал Тим Зенк, вице-президент по корпоративным вопросам в Sapphire.

Производители топлива на основе водорослей используют солнечный свет, воду и углекислый газ для преобразования углекислого газа в сахар, который водоросли метаболизируют в липиды или масло. Промышленность заявляет, что может сделать это, используя непитьевую воду и не превращая больше лесов в сельскохозяйственные поля, тем самым отвечая на основные критические замечания в отношении биотоплива на основе кукурузы и сои.

Sapphire заявляет, что ее технология уникальна, поскольку она производит топливо, которое можно использовать на существующих в США трубопроводах, нефтеперерабатывающих заводах, автомобилях, грузовиках и самолетах. «Мы на 100% убеждены, что единственный способ обеспечить климатическую и энергетическую безопасность — это использовать ту же инфраструктуру, которая у нас уже есть», — сказал Зенк.

Зенк сказал, что его компанию поддерживают крупные нефтяные компании. Недавно назначенный президент Си Джей Уорнер является руководителем BP с десятилетним стажем.

«Мы им действительно нравимся, потому что мы обеспечиваем их тем, чем они занимаются сегодня, а именно переработкой сырой нефти», — сказал Зенк. «Это не этанол и не биодизель. У него те же молекулы, что и у газа, дизельного топлива или топлива для реактивных двигателей».

Реактивное топливо компании было испытано ранее в этом году двумя из трех авиакомпаний, которые тестировали коммерческое использование топлива на основе водорослей в полете. Continental Airlines сообщила, что испытательный полет Boeing 737-800 7 января прошел успешно. Это испытание было первым испытанием биотоплива на основе водорослей коммерческой авиакомпанией.

«Основная роль Continental в демонстрации заключалась в том, чтобы показать, что биотопливная смесь будет работать так же, как традиционное реактивное топливо в наших существующих самолетах без модификации двигателей или самолета», — сказал Холден Шеннон, старший вице-президент Continental по глобальным исследованиям и безопасности. слушания в Конгрессе в прошлом месяце. «Это важно, потому что маловероятно, что нынешняя технология двигателей и планеров существенно изменится в течение многих лет, поэтому крайне важно, чтобы альтернативное топливо было безопасным для использования с современными авиационными технологиями».

Зенк сказал, что испытательный полет показал, что топливо из водорослей имеет больший пробег, чем реактивное топливо на нефтяной основе. «Мы заметили 4-процентное увеличение плотности энергии топлива из-за более низких температур сгорания в самом двигателе, что привело к увеличению расхода топлива», — сказал он.

Но необходимо проделать больше работы. И Зенк, и Шеннон отметили длительный процесс сертификации реактивного топлива для коммерческой авиации. Тем не менее, авиационная отрасль считает, что она может широко использовать биотопливо на своих рейсах в течение трех-пяти лет. И Sapphire заявила, что ее топливо для транспорта — реактивное топливо, бензин и дизельное топливо — будет готово к коммерческому использованию через три года.

«Топливо из водорослей — это не просто лабораторный эксперимент или предмет для спекуляций на долгие годы», — заявил Брайан Гудолл, вице-президент Sapphire по технологиям переработки. «Мы работали не покладая рук, и теперь технология готова».

Действительно, создание топлива из водорослей не так надумано, как может показаться. Нефтяная сырая нефть, используемая сегодня для производства бензина, топлива для реактивных двигателей, пластмасс и других веществ, когда-то была тиной из пруда, хотя и 500 миллионов лет назад.

В то время атмосфера Земли содержала в 18 раз больше углекислого газа, чем сегодня, что привело к гигантскому цветению водорослей. Водоросли росли в течение 100 миллионов лет, а затем погибли.Спустя время температура и давление сотворили свое волшебство, и эти водоросли превратились в сырую нефть, добываемую сегодня в Западных Скалистых горах и других резервуарах по всему миру.

«Как только мы все это поняли и применили к этому современную биологию — генетику, генную инженерию, молекулярную биологию — это позволило нам творчески подумать о том, как ускорить эволюцию этого продукта, этого товара, который мы ценим сегодня, примерно на 500 миллионов долларов. лет, — сказал Зенк.

Упаковано с углеродом

Еще одним важным преимуществом водорослей в качестве топлива является их огромное потребление углекислого газа.

В процессе Sapphire на 1 кг биомассы водорослей уходит 1,8 кг CO2. По словам Зенка, около 50 процентов этой биомассы водорослей составляет нефть, поэтому на производство каждого галлона нефти уходит от 13 до 14 килограммов парниковых газов.

«Вы видите, он просто полностью забит этими вещами», — сказал Зенк. «Вот что делает его одним из самых уникальных растений на планете Земля по потреблению углерода».

И хотя компания использует энергию для транспортировки CO2 и воды на свои предприятия по производству водорослей в пустыне Нью-Мексико и для транспортировки производимого ими топлива, Зенк сказал, что выбросы Sapphire в течение жизненного цикла на две трети-три четверти меньше, чем при производстве стандартного дизельного топлива.

Скотт Клара, директор Стратегического центра по углю в Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики, заявил на прошлой неделе на конференции по энергетике в Вашингтоне, что его команда занимается исследованиями полезного повторного использования CO2 от угольных электростанций для стимулирования роста водорослей. для топлива.

Компании «начинают предлагать изящные схемы и технологии для быстрого выращивания водорослей, сбора этих водорослей и последующего использования их в качестве топлива», — сказала Клара. «В конце концов, у вас все еще будут выбросы CO2, но вы используете CO2 дважды, эффективно. Так что в этом есть большая эффективность».

Raytheon Co. и другие компании также изучают возможность повторного использования выбросов CO2 для производства водорослей.

Франк Прауч, директор Raytheon Rapid Initiatives Group, подразделения компании по возобновляемым источникам энергии, сказал, что его команда занимается исследованиями и разработками по улавливанию и переработке углерода, а также пилотными программами на угольных электростанциях в Колорадо и Аризоне.

«Топливная основа водорослей очень важна», — сказал Праутш. «Причина, по которой мы уделяем внимание водорослям, заключается в том, что они дают масло и их способность не реагировать на нашу продовольственную культуру».

Электростанции могут улавливать CO2 и использовать его для производства водорослей непосредственно на заводе, «если у них есть недвижимость для фермы по выращиванию водорослей», — сказал Праутш.

Водоросли могут расти практически в любом климате и при минимальном количестве воды, если есть солнечный свет. Если условия не будут идеальными для развития водорослей, завод может перенаправлять свои выбросы CO2 куда-нибудь, например, на комплексный биоперерабатывающий завод Sapphire площадью 3000 акров на юге Нью-Мексико.

Добивайтесь изменений в политике

Но Зенк не думает, что это произойдет, пока Конгресс не примет некоторые изменения в политике.

По его словам, было бы разумно включить в любое законодательство об изменении климата положение, чтобы предоставить производителям выбросов углерода кредит на полезное повторное использование парниковых газов.

«Это как вопрос стоимости углерода, так и создание политической основы, которая позволяет этим источникам выбросов получать кредит за выгодное повторное использование их углерода», — сказал он.

Зенк призывает законодателей включить стимулы для электростанций, чтобы они делали больше, чем улавливали и изолировали свои выбросы CO2. «Мы считаем, что лучшая политика заключается в том, чтобы найти способ использовать отходы, то есть CO2, и перерабатывать их, и повторно использовать с пользой, и превращать их во что-то важное для нашей экономики», — сказал он.

С таким сдвигом, сказал Зенк, его компания будет производить топливо, конкурентоспособное по стоимости с глубоководным бурением нефтяных скважин.

Тем временем компания продолжит расширять свои испытательные мощности и процесс производства водорослей, сказал Зенк.

«Просто считайте нас надземным нефтяным месторождением, которое является возобновляемым и имеет очень низкий уровень выбросов углерода», — сказал он.